【文章內(nèi)容簡介】 間的不必要浪費(fèi)，所以選擇用私服電機(jī)提供動(dòng)力，滾珠絲桿傳動(dòng)保證精度和傳送速度！根據(jù)以上各部分傳動(dòng)選擇好的傳動(dòng)原件，將工件和傳動(dòng)原件用連接件連接起來就可以保證其運(yùn)動(dòng)方式，然后再對各部分進(jìn)行尺寸，形狀和精度的精確設(shè)計(jì)，即可完成對數(shù)控車床的上下料要求！第三章 各部分詳細(xì)設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)主要采用的是氣動(dòng)元件，在機(jī)械手設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇的是氣缸。其實(shí)動(dòng)力源還有很多，比如液壓、電動(dòng)力馬達(dá)，之所以選擇氣動(dòng)，是因?yàn)榇诵⌒蜋C(jī)械手中手爪的夾緊力和驅(qū)動(dòng)力都不是很大，氣壓傳動(dòng)完全可以滿足工作要求，加上氣壓傳動(dòng)有能量儲存簡單而且可以產(chǎn)生高速動(dòng)作；氣體容易壓縮，并且無污染，釋放后可以循環(huán)利用；生產(chǎn)成本價(jià)格低廉，體積小，重量輕，輸出質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)，所以主要是對氣缸的選型計(jì)算 氣壓傳動(dòng)技術(shù)(Pneumatics)是以壓縮空氣為介質(zhì)，對機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行能量傳遞及控制的一門技術(shù)，簡稱為氣動(dòng)技術(shù)。氣動(dòng)技術(shù)近年發(fā)展迅速，其關(guān)鍵部分是氣動(dòng)元件。通過氣動(dòng)元件的不同組合，形成氣動(dòng)控制、傳動(dòng)系統(tǒng)。氣動(dòng)技術(shù)傳遞信號和能量的介質(zhì)主要是空氣，通過空氣壓縮產(chǎn)生的氣壓進(jìn)行控制的一門技術(shù)，主要是氣動(dòng)控制和氣壓傳動(dòng)兩部分內(nèi)容。氣動(dòng)技術(shù)突破原有理念，在汽車、機(jī)械、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用，己廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的成套設(shè)備和自動(dòng)化生產(chǎn)線上。 液壓與氣動(dòng)是兩種應(yīng)用廣泛的傳動(dòng)技術(shù)，兩者相對比，各有優(yōu)缺點(diǎn)。氣動(dòng)技術(shù)相對于液壓技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn): ，成本低廉、取用方便，使用安全性高，適用于易燃易爆等場合， ，空氣使用后可直接排放，不會(huì)造成二次污染，配件價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)簡單，使用更換成本較低。 ，勞動(dòng)者不需通過高端培訓(xùn)即可熟練掌握。 ，方便對現(xiàn)有機(jī)器進(jìn)行改裝。 ，以便應(yīng)急使用。 。能持續(xù)進(jìn)行工作，過載工作時(shí)能自動(dòng)減壓(泄氣)而停止工作，充氣加壓后可繼續(xù)工作，不會(huì)對機(jī)構(gòu)產(chǎn)生影響。 。 氣動(dòng)技術(shù)相對于液壓技術(shù)缺點(diǎn)如下: ，除去其雜質(zhì)并進(jìn)行干燥。 ，穩(wěn)定性相對較差，不利于進(jìn)行精確的位置控制和速度控制。 ，延遲、失真情況明顯，不便用于需要高速、精確傳遞，信號傳送距離有限。 國外將氣動(dòng)稱為“廉價(jià)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)”。氣動(dòng)裝置在現(xiàn)今自動(dòng)化工業(yè)中地位十分重要。氣動(dòng)技術(shù)具有抗燃、無污染、原料易獲得等優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的關(guān)注和研究。由于氣動(dòng)技術(shù)本身具備的特性，特別是其優(yōu)點(diǎn)突出，使其在各工業(yè)自動(dòng)化部門應(yīng)用日益廣泛。氣動(dòng)技術(shù)與液壓、電器等新興技術(shù)共同成為自動(dòng)化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)。其發(fā)展趨勢正在向微型化、模塊化方向發(fā)展。氣缸的組成：氣缸主要由缸體，活塞，活塞桿，前后端蓋，密封裝置組成部分氣缸還有磁環(huán)等氣缸的基本原理:氣缸的基本原理為通過壓力的空氣推動(dòng)活塞移動(dòng)，活塞桿連接在活塞上隨活塞一起運(yùn)動(dòng)，活塞桿連接執(zhí)行件，通過改變進(jìn)氣方向，改變活塞桿的移動(dòng)方向從而改變執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。失效形式:活塞卡死，不動(dòng)作。氣缸無力，密封圈磨損，漏氣。氣缸的種類：氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的和做往復(fù)擺動(dòng)的兩類。做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸4種。：僅一端活塞桿，從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動(dòng)活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。，在一個(gè)或兩個(gè)方向輸出力。：用膜片代替活塞，只在一個(gè)方向輸出力，用彈簧復(fù)位。它的密封性能好，但行程短。：這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速（10～20米秒）運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，借以做功。做往復(fù)擺動(dòng)的氣缸稱擺動(dòng)氣缸，由葉片將內(nèi)腔分隔為二，向兩腔交替供氣，輸出軸做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，擺動(dòng)角小于 280176。此外，還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等氣缸的分類：氣缸可以分為直線運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸、擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)氣缸、氣爪等。氣缸的密封：用來防止氣壓泄露一般采用密封圈，回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)處的部件密封稱為動(dòng)密封，靜止件部分的密封稱為靜密封。圖31 氣缸負(fù)載力f: 負(fù)載力是由工件產(chǎn)生的力，是氣缸所帶動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生的外力。負(fù)載率：指氣缸軸向負(fù)載力F與氣缸理論輸出力F1之比。理論輸出力：理論輸出力是指在氣缸處于靜止?fàn)顟B(tài)下，作用在活塞有效截面積上的氣體產(chǎn)生的壓力或推力。尺寸的選擇：根據(jù)氣缸的推力拉力大小，選定氣缸的使用壓力參數(shù)以及缸勁尺寸，氣缸的推力計(jì)算公式為：氣缸推力計(jì)算公式為： （31）氣缸拉力計(jì)算公式為： （32）公式式中：D氣缸的活塞直徑（） d氣缸的活塞桿直徑（） P氣缸的工作壓力()，氣缸的理論推拉力（N）上述的計(jì)算公式僅適用于氣缸的工作速度在50~500mm/s范圍內(nèi)，氣缸以上下垂直形式安裝使用的時(shí)候，向上的推力約為理論計(jì)算值的50%，如果氣缸橫向水平使用，考慮慣性因素，其理論輸出推力與輸出推力基本相等，計(jì)算時(shí)候可以認(rèn)為相等來考慮。另外，選定氣缸的行程時(shí)，要確定工作的移動(dòng)距離，考慮工作狀況是滿行程還是預(yù)留行程，當(dāng)行程超過工作狀況的最長行程的時(shí)候，要考慮活塞桿的剛度，可以選擇支撐導(dǎo)向或者選擇特殊氣缸。根據(jù)氣缸的緩沖形式，有無緩沖氣缸、可調(diào)緩沖氣缸以及固定緩沖氣缸。根據(jù)氣缸的潤滑方式，有給油潤滑氣缸和無給油潤滑氣缸，根據(jù)氣缸的選型方法，可知本次機(jī)械手上下料設(shè)計(jì)中氣缸的選擇是關(guān)鍵！ 氣爪即是氣動(dòng)手爪，是一種變形氣缸。它用來抓取物體，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的各種動(dòng)作，氣動(dòng)手爪常用于搬運(yùn)。它有平行開合手指，肘節(jié)擺動(dòng)開合手爪、有兩爪、二爪和四爪等類型，其中兩爪中有平開式和支點(diǎn)開閉式驅(qū)動(dòng)方式有直線式和旋轉(zhuǎn)式。氣動(dòng)手爪的開閉一般是通過由氣缸活塞產(chǎn)生的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與手爪相連的曲柄連桿、滾輪或齒輪等機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)各個(gè)手爪同步做開、閉運(yùn)動(dòng)。適用于多塵，多屑的場合。因此，根據(jù)手動(dòng)氣爪的這些功能和設(shè)計(jì)要求，參考平開直線式手爪的原理，其結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)原理如下：圖32 氣爪當(dāng)A口進(jìn)氣B口排氣時(shí)，氣缸活塞桿2伸出，通過杠桿3繞杠桿軸7回轉(zhuǎn)，帶動(dòng)兩個(gè)手指5通過一組鋼球11在導(dǎo)軌4上做外直線運(yùn)動(dòng)，兩手指便張開，松開工件。制動(dòng)塊6限制工件行程，定位銷13保證直線導(dǎo)軌不錯(cuò)位。負(fù)載的計(jì)算：考慮到工件為直徑30mm的轉(zhuǎn)子，重量不足1kg，極限重量為5kg，在夾緊過程中受力如下圖所示：圖33轉(zhuǎn)子質(zhì)量為最大：m=5kg （33）G=m*g=5*=49N （34） fy=*G= （35）假設(shè)fx=fy，所以：fx=， （36）這樣每個(gè)手指提供的合力：F= (37)==``每個(gè)手爪需要橫向移動(dòng)的距離為7mm，在此工程中回收到滾珠和鉸鏈的阻力，*=。負(fù)載率：由于該氣缸的作用只是負(fù)責(zé)抓取工件，所以屬于低速情況： 取 = (38)理論輸出力： F1= F/ (39) = =缸徑的計(jì)算：氣缸直徑的設(shè)計(jì)計(jì)算需根據(jù)其負(fù)載大小、運(yùn)行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。這里運(yùn)行速度很小，選取 P= F1= (310) D=== 取圓整后： D=12mm根據(jù)求的的直徑和選取的氣缸工作壓力，然后選擇具體的氣缸型號。如圖所示：圖34 氣動(dòng)氣缸旋轉(zhuǎn)裝置主要?jiǎng)恿闅鈩?dòng)，所以首選氣缸為擺動(dòng)氣缸。擺動(dòng)氣缸根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可以分為齒輪齒條式和葉片式兩種方式。葉片式氣缸：單葉片式擺動(dòng)氣缸的結(jié)構(gòu)原理如圖34所示口它是由葉片軸轉(zhuǎn)了(即輸出軸)、定子、缸體和前后端蓋等部分組成。定了和缸體固定在一起，葉片和轉(zhuǎn)了聯(lián)在一起。在定了上有兩條氣路，當(dāng)左路進(jìn)氣時(shí)，右路排氣，壓縮空氣推動(dòng)葉片帶動(dòng)轉(zhuǎn)了順時(shí)針擺動(dòng)。反之，作逆時(shí)針擺動(dòng)。葉片式擺動(dòng)氣缸體積小，重量最輕，但制造精度要求高，密封困難，泄漏是較大，而且動(dòng)密封接觸面積大，密封件的摩擦阻力損失較大，輸出效率較低，小于80℅因此，在應(yīng)用上受到限制，一般只用在安裝位置受到限制的場合，如夾具的回轉(zhuǎn)，閥門開閉及工作臺轉(zhuǎn)位等。1．葉片葉子 2. 轉(zhuǎn)子 3. 定子 4. 缸體圖35 葉片式擺動(dòng)氣缸齒輪齒條式氣缸：齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸是通過連接在活塞上的齒條使齒輪回轉(zhuǎn)的一種擺動(dòng)氣缸，其結(jié)構(gòu)原理如下圖所示?；钊麅H作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，摩擦損失少，齒輪傳動(dòng)的效率較高，此擺動(dòng)氣缸效率可達(dá)到95%左右。圖36 齒輪齒條式擺動(dòng)氣缸根據(jù)齒輪齒條式和葉片式兩種氣缸的對比，明顯齒輪齒條式氣缸在結(jié)構(gòu)和效率上都要比葉片式優(yōu)良，所以這里選擇齒輪齒輪齒條式的擺動(dòng)氣缸來完成所需運(yùn)動(dòng)。 此次設(shè)計(jì)屬于精密設(shè)計(jì)，所選用的齒輪精度比較高，并且齒輪要有較高的強(qiáng)度及其齒面具有較高的硬度，還應(yīng)進(jìn)行磨齒及其精加工。需精加工的齒輪目前多是先切齒，再做表面硬化處，最后是進(jìn)行精加工。此次齒輪的材料選擇。選取為直齒圓柱齒輪，采用標(biāo)準(zhǔn)齒形，標(biāo)準(zhǔn)安裝表31齒輪參數(shù)表齒輪參數(shù)公式結(jié)果齒輪模數(shù)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》m=中心距a的確定由設(shè)計(jì)得中心距為15a=15分度圓直徑d為d=2ad=30齒數(shù)zz=z=20分度圓壓力角α標(biāo)準(zhǔn)角α=20176。齒頂高= m =2齒根高= =齒全高==齒頂圓直徑==33齒根圓直徑==基圓直徑==齒距==齒厚=/2=齒槽寬=/2=頂隙== ：考慮到齒條加工難度比齒輪軸小，所以選擇材料比齒輪軸材料強(qiáng)度低，以便磨損齒條，保護(hù)齒輪。齒條和齒輪有著一樣的各個(gè)參數(shù)，這里不再重復(fù)。旋轉(zhuǎn)90度之后齒輪軸轉(zhuǎn)過的距離： s= = (311)齒距=，所以齒條走過了5個(gè)齒，這里需要齒條的有效長度大于行程s，增加三個(gè)齒的長度保證齒輪運(yùn)行正常，即齒條齒數(shù)為8.：1. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) (312)齒寬系數(shù)：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》=. (313)為使用系數(shù)，： = 為動(dòng)載系數(shù)，： =為齒間載荷分布系數(shù)，：=為齒向載荷分布系數(shù)，：=所以動(dòng)載系數(shù)== （314）= （315）為彈性系數(shù)，：=為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，：=，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 [] （316）其中上述[] =